Após anos de pesquisa, a estrutura molecular da enzima responsável por grande parte da produção global de nitrato e nitrogênio pelas bactérias foi finalmente descoberta. A bactéria anammox e outras bactérias usam esta enzima para converter nitrito tóxico em nitrato. Agora que o funcionamento da enzima ficou claro, novas possibilidades se abriram para a implantação aprimorada da bactéria anammox para geração de energia a partir de águas residuais e para a produção de combustível de foguete. Pesquisadores da Radboud University e do Max Planck Institutes em Heidelberg e Frankfurt publicaram um artigo sobre o assunto na Nature Microbiology.
Bactérias consumidoras de nitrogênio, como a bactéria anammox, requerem a enzima nitrito oxidorredutase (NXR) para converter nitrito tóxico em nitrato. A enzima desempenha um papel central no ciclo do nitrogênio da natureza. Quantidades significativas de amônio acabam no solo devido a atividades como o uso de fertilizantes. O amônio é posteriormente convertido em nitrato, que é solúvel em água e, portanto, facilmente lavado em águas subterrâneas e superficiais. Esse processo é uma parte importante do motivo pelo qual muito nitrogênio tem um impacto ambiental tão grande.
Molécula complexa
“Apesar da enzima ser uma parte vital do ciclo do nitrogênio, sabíamos relativamente pouco sobre como ela funcionava”, disse Mike Jetten, professor de Microbiologia Ecológica da Universidade Radboud. “Levamos mais de dez anos para mapear a estrutura molecular desta enzima na bactéria anammox.”
“O NXR tem uma estrutura complexa e contém partes inesperadas”, explica Thomas Barends, do Instituto Max Planck de Pesquisa Médica em Heidelberg. “Junto com nossos colegas em Frankfurt, encontramos um bloco de construção que garante a combinação da proteína em longos fios. Também obtivemos uma maior percepção sobre como as proteínas são capazes de se organizar dentro de uma célula em geral.”
Águas residuais e combustível de foguete
O conhecimento do funcionamento interno do NXR ajudará na implantação da bactéria anammox em aplicações interessantes. Jetten: “Anammox requer que esta enzima cresça, mas também cresce lentamente por natureza. Agora podemos ser capazes de suprimir os gargalos no processo de crescimento, permitindo a aplicação da bactéria em instalações menores e mais rápidas.”
Os microbiologistas de Nijmegen há muito estudam as propriedades dessa bactéria anammox única. É a única bactéria conhecida que é capaz de converter amônio prejudicial em gás nitrogênio inofensivo sem exigir oxigênio no processo. Desde sua descoberta, o anammox tem sido amplamente utilizado para tratamento de águas residuais.
Um ano atrás, os microbiologistas descobriram que a bactéria pode ajudar a gerar energia a partir de águas residuais. “Essa reação – anteriormente impossível – foi possível contornando a enzima NXR. Outro ponto em nossa lista é fazer com que o anammox produza combustível de foguete em grande escala. Para conseguir isso, precisaremos saber como contornar a enzima ainda mais com eficiência: isso fará com que a bactéria se concentre menos no crescimento e mais na síntese do subproduto hidrazina, um dos compostos usados no combustível líquido para foguetes. “
Publicado em 18/07/2021 16h47
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